CDIO理念下的计算机专业软件开发课程教学设计.pdf
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1、185计 算 机 教 育Computer Education第 10 期2023 年 10 月 10 日中图分类号:G642CDIO理念下的计算机专业软件开发课程教学设计孙海民1,2(1.河北民族师范学院 数学与计算机科学学院,河北 承德 067000;2.河北省文化旅游大数据技术创新中心,河北 承德 067000)摘 要:针对计算机专业软件开发课程教学中存在的知识学习与实践应用脱节、专业知识离散化、职业能力不强、就业竞争力弱等问题,以 CDIO 工程教育理念为指导,按照“职业岗位职业能力课程体系课程设计”逻辑,提出计算机专业软件开发 CDIO 教学大纲,阐述如何以 CDIO 教学大纲一级指标
2、体系反向设计计算机专业软件开发课程群,构建 CDIO 教学大纲二级指标与软件开发课程支撑关系矩阵,反向设计课程目标、教学设计和课程评价,形成课程质量保障闭环。关键词:CDIO;课程群;软件开发;应用型课程文章编号:1672-5913(2023)10-0185-07基金项目:河北省高等教育教学改革研究与实践项目“CDIO 理念下地方本科高校计算机科学与技术专业软件开发课程群建设”(2018GJJG499);第二批河北省新工科研究与实践项目“面向承德大数据产业急需的现代产业学院建设探索与实践”(2020GJXGK052)。作者简介:孙海民,男,教授,研究方向为计算机教育应用、信息化教学设计,。0引
3、 言从事 Web 项目开发是计算机专业学生的主要就业方向。Web 项目开发是一个复杂的系统工程,需要学生具备多方面的知识能力,大体分为 Web 前端技术和 Web 后端技术两个方面。教学过程中存在以下主要问题:知识学习与实践应用脱节。软件开发课程既包含理论性知识学习又包含技能训练,课程教学重理论讲解轻实际操 作1,学生仅掌握了编程理论知识而开发能力不强。学生习得知识离散化。开发 Web 项目涉及知识体系庞大,被划分为多门课程,安排在从大一到大三的各个年级教学中,学生不清楚课程之间的关系,难以构建软件开发能力体系。职业能力培养不到位。对团队合作能力、沟通交流能力的培养没有给予足够重视,自主学习能
4、力不强。就业竞争力弱。学生应用专业知识分析问题、解决问题以及工程项目开发等能力不强。1CDIO工程教育CDIO 是一种教育理念,也是一种工程教育实践,CDIO 分别代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程知识2。美国麻省理工学院率先在航空航天专业进行 CDIO 教育改革取得了较好效果3。随着我国高等工程教育与国际接轨,国内高校展开了 CDIO 工程教育研究与实践。2005 年汕头大学结合我国在职业化和职业道德方面教育缺失的状况,提出了全新
5、的以设计为导向的 EIP-CDIO 人才培养模式4,取得较好的改革效果。2008 年教育部展开 CDIO 工程教育高校试点工作,CDIO 工程教育成为一种颇具影响力的创新型工程人才培养模式2;文献 5 中以 CDIO 教育理念为指导,构建一目标、二体系、三措施、四评价的人才培养模式;文献 6 中围绕“做项目”的模式组织和展开教学,培养学生工程项目CDIO 能力,激发学生学习兴趣,提高学生综合实践能力,取得很好的教学效果。随着创新驱动发展等重大战略深入发展,文献 7 中结合实验室优势与学生需求,提出了基于 SL-CDIO 理念的创新型工科人才培养“5 个模块+3 个层次+3 类2023186计
6、算 机 教 育Computer Education实践”教学体系,有效整合了教学资源,实现专业教育与创新创业教育有机结合,推动了创新型工科人才的培养。以CDIO工程教育理念为指导,进行计算机专业软件开发课程改革,对提高人才培养质量具有重大意义。2计算机专业软件开发CDIO教学大纲以 CDIO 教育理念为指导,按照“职业岗位职业能力课程体系课程设计”逻辑,重构计算机专业软件开发课程体系,将学科导向课程体系转向能力导向课程体系,参照 CDIO 课程教学大纲三级目标体系,制订计算机专业软件开发 CDIO 教学大纲,见表 1。教学大纲包括学生毕业工作 35 年后的愿景,通过 4 年学习达到的人才培养目
7、标,为实现该目标所采取的策略和预期达到的能力指标 4 部分,其中能力指标包含 4个一级指标、17 个二级指标和 35 个三级指标。表 1 计算机专业软件开发 CDIO 教学大纲愿景:毕业工作 35 年后成长为 IT 企业软件开发核心力量或领导者目标:具备扎实的软件开发技术知识,较好的 Web 项目工程实践能力,较强的创新意识和终身学习能力,强烈的社会和历史责 任感策略:依据 CDIO 教学大纲一级指标体系反向设计课程群,以二级指标设计建群课程构建计算机专业软件开发课程体系;将 CDIO教育理念融入应用型课程教学,以课程目标达成度衡量课程教学效果,挖掘教学问题和不足,构建课程质量保障闭环1 技术
8、知识与推理2 个人与职业能力3 团队工作和沟通4 在企业和社会环境下的 C-D-I-O能力1.1 软件开发基础知识1.2 软件开发核心知识1.3 应用软件开发知识2.1 问题解决2.1.1 以软件开发视角发现和表述问题2.1.2 问题建模2.1.3 问题边界和解决方案2.2 实验与验证2.2.1 对软件开发技术的验证性实验2.2.2 技术原型开发2.2.3 查阅学术和技术资料,并得出结论2.3 软件项目管理思维2.4 个体知识与态度2.4.1 批判思维能力2.4.2 创新意识2.4.3 正确的自我认知2.4.4 终身学习2.5 专业技能与态度2.5.1 社会主义核心价值观2.5.2 职业道德、
9、诚信和责任感2.5.3 软件开发技能2.5.4 个人职业规划。3.1 有效的团队合作 3.1.1 理解团队合作价值,履行成员责任与权利3.1.2 技术合作3.1.3 领导能力3.2 有效沟通3.2.1 以口头和 IM 工具与其他成员有效沟通3.2.2 撰写软件开发文档,使用专业术语清晰准确地表达内容3.3 英语阅读3.3.1 具备阅读英文软件开发技术文档的能力4.1 工程实践对环境和社会可持续发展的影响4.2 欣赏不同企业文化,并积极展开工作4.3 软件项目构思4.3.1 需求调研与确认4.3.2 系统功能与目标4.3.3 软件项目管理4.4 软件项目设计4.4.1 技术选型与架构4.4.2
10、概要设计4.4.3 详细设计4.4.4 使用最新的设计工具、思想、技术和知识4.4.5 体现创新4.5 软件项目开发4.5.1 编码4.5.2 系统集成4.5.3 测试与 bug 修复4.6 软件项目运行4.6.1 项目部署4.6.2 用户培训与编写操作说明书4.6.3 全生命周期运行4.6.4 软件系统改进3构建CDIO理念下的计算机专业软件开发课程体系课程群是以现代教育思想和理论为指导,对具有相互影响、互动有序的课程进行重新规划和整合构建课程集合8。建设课程群有利于树立课程整体观,优化教育资源,有利于以更高的效率和效益达到培育学生良好的认知结构的目的9-10。结合学校自身实际构建计算机专业
11、课程群的CDIO 体系,对计算机专业教学质量提高具有重大意义11。依据计算机专业软件开发 CDIO 教学大纲,按照以课程群支撑职业岗位能力的思路,将内容联系紧密、内在逻辑性强、属于同一能力培养范畴的课程作为一个课程群来建设12,实现一加一大于二的优化教学效果13,构建图 1 所示的 CDIO 理念下的计算机专业软件开发课程群。教育与教学研究第 10 期187参照课程群建群原则和策略14,结合已有课程建设经验,反向设计建群课程及其对二级指标点支撑关系。计算机专业软件开发 CDIO 教学大纲指标与课程支撑关系矩阵见表 2。图 1 CDIO 理念下的计算机专业软件开发课程群表 2 计算机专业软件开发
12、 CDIO 教学大纲指标与课程支撑关系矩阵课程群指标点1 技术知识与推理2 个人与职业能力3 团队工作和沟通 4 企业和社会环境下的 CDIO 能力课程名称1.1软件开发基础知识1.2软件开发核心知识1.3应用软件开发知识2.1问题解决2.2实验与验证2.3软件项目管理思维2.4个体知识与态度2.5专业技能与态度3.1有效的团队合作3.2有效沟通3.3英语阅读4.1工程实践对环境和社会可持续发展的影响4.2欣赏不同企业文化并积极展开工作4.3软件项目构思4.4软件项目设计4.5软件项目开发4.6软件项目运行软件开发基础课程群C 语言程序设计HL数据结构HL算法设计与分析HL软件开发核心课程群J
13、ava 程序设计语言HHLL数据库原理与应用HHLLinux 基础HHLWeb项目开发课程群Web 前端开发基础HMMMMWeb 前端框架技术HLLMMMMWeb 后端开发基础HLLMMMMWeb 后端框架技术HLLMMMMM2023188计 算 机 教 育Computer Education续表 2课程群指标点1 技术知识与推理2 个人与职业能力3 团队工作和沟通 4 企业和社会环境下的 CDIO 能力课程名称1.1软件开发基础知识1.2软件开发核心知识1.3应用软件开发知识2.1问题解决2.2实验与验证2.3软件项目管理思维2.4个体知识与态度2.5专业技能与态度3.1有效的团队合作3.2
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